Контроль уровня мочевой кислоты в биологических жидкостях играет ключевую роль в диагностике ряда заболеваний. Существующие методы анализа нередко требуют сложного оборудования или точность анализа страдает от влияния мешающих веществ. Перспективной альтернативой выступают электрохимические сенсоры, однако обеспечение их селективности — способности точно определять целевой аналит в сложных средах — остаётся серьёзной задачей.

Международная группа исследователей (Россия – Германия) провела сравнительное изучение электрокаталитических свойств наночастиц меди (Cu-NPs) и никеля (Ni-NPs), полученных методом электроосаждения. Оба типа наночастиц обладают развитой поверхностью с дефектными оксидными и гидроксидными структурами, что подтверждено методами спектроскопии комбинационного рассеяния. Эти дефекты формируют активные центры, существенно влияющие на каталитическое поведение материалов.

Эксперименты выявили неожиданный парадокс. Электроды на основе Cu-NPs продемонстрировали высокую чувствительность к мочевой кислоте, однако оказались неселективными — они регистрировали не только целевой аналит, но и другие электроактивные вещества, такие как аскорбиновая кислота, этанол и мочевина. В отличие от них, электроды с Ni-NPs, обладая меньшей чувствительностью, проявили исключительную избирательность, надёжно определяя мочевую кислоту на фоне потенциальных интерферентов.

Ключ к разгадке этого контраста кроется во взаимодействии наночастиц с молекулярным кислородом. Используя мини-сенсор кислорода, учёные установили, что поверхность Cu-NPs активно потребляет кислород, что провоцирует параллельные конкурирующие реакции и снижает селективность. Поверхность же Ni-NPs в щелочной среде оказалась инертной к кислороду, что исключило побочные процессы. Квантово-химические расчёты дополнительно показали, что комплексы мочевой кислоты с ионами никеля характеризуются более высокой поляризуемостью, что облегчает именно её селективное окисление.

Важным подтверждением гипотезы стал эксперимент с обработкой поверхности гидразином, который изменил химию дефектов. После обработки Cu-NPs перестали поглощать кислород, а Ni-NPs, напротив, начали это делать. Это доказывает, что возможно управлять свойствами сенсоров за счет изменения химии поверхности.

Полученные результаты подчёркивают, что для практического применения в реальных образцах, таких как биологические жидкости, высокая селективность зачастую важнее максимальной чувствительности. Электроосаждённые наночастицы никеля, с их уникальной кислород-независимой активностью, открывают путь к созданию простых, стабильных и высокоселективных сенсоров для мониторинга мочевой кислоты.

E.V. Butyrskaya, N. Korkmaz, E.V. Zolotukhina, S.A. Kleinikova, M. Koch, Y.E. Silina // Revealing the impact of surface composition of electrodeposited Сu and Ni nanoparticles on the specific electrooxidation of uric acid // Electrochimica Acta, Volume 538, IF=5.6

https://doi.org/10.1016/j.electacta.2025.147012

Подробно роль поверхностного кислорода в селективном определении мочевой кислоты была рассмотрена в другой статье авторов:

Butyrskaya EV, Zolotukhina EV, Herbeck-Engel P, Koch M, Silina YE. // Toward the development of a specific non-enzymatic amperometric sensor for determining uric acid in fermentation samples // Mikrochimica Acta. 2025 Mar;192(3). P. 1-12. IF 5.4

https://doi.org/10.1007/s00604-025-06979-4